determinacion de pb e aleaciones y fe en acero

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Facultad de Química e Ingeniería QuímicaE.A.P Ingeniería Química(07.2)

Departamento Académico de Química AnalíticaSemestre Académico 2008-I

7ma Practica

Titulo: Determinación de Pb en aleaciones Y Fe en acero.

Profesor: Anaya Fernando

Alumno(a): Delgado Salinas Katterine Milagros

Código: 07070031

Horario: Lunes de 1 a 5 p.m

Nº Orden : 6

Fecha de Realización: Jueves 10 de Julio

Fecha de Entrega: Lunes 14 de Junio.

Lima Julio 2008

I) Tabla de datos:

Estandarizaciones:

Vol. Zn(ml) Vol. EDTA(ml) W (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O(g)

Vol. K2Cr2O7(ml)

10 9.1 0.4990 14.510 9.0 0.4975 14.610 8.9 0.5025 14.810 9.3 0.4880 17.510 9.6 0.5020 14.710 8.9 0.5030 14.710 9.1 0.5002 14.1

0.05025 15.3

Muestras:

Vol. Pb (ml) Vol. EDTA (ml) W Fe (g) Vol. K2Cr2O7 (ml)10 26 0.0890 16.710 27.5 0.0910 16.610 27.3 0.0830 16.710 27.4 0.1000 2510 27.5 0.0800 16.510 27.2 0.0810 15.710 27.3 0.0830 16.810 49.6 0.0950 16.6

II) Objetivos y Fundamento del Método:

1.Determinar l porcentaje de Pb en la aleación2.Determinar el porcentaje de Fe en la muestra.

La Prueba Q:

Es una prueba estadística ampliamente utilizada, correcta y muy fácil de utilizarCuando se aplica una serie de datos

La prueba Q permite descartar solo los resultados que se desvían mucho.

La prueba Q se aplica de la siguiente forma:

1.-Calcular el rango de los datos.2.-Calcular la diferencia entre el resultado sospechoso y su vecino cercano.3.- Dividir lo obtenido en el paso 2 entre el paso 1 para obtener el Q experimental.4.- Consultar una tabla de valores Q critico y compararlo con el Q experimental. Si Q experimental > Q critico el resultado dudoso puede rechazarse con el grado de confianza.

III) Fundamento Teórico Breve:

Titulación Complexonometrica:

En Volumétrica a la par con las reacciones de formación de compuestos difícilmente solubles, se emplean también las reacciones que conducen la formación de complejos. Para que la reacción de complejos se pueda emplear en volumétrica, debe ser rápida, estequiometrica y cuantitativa. Hasta los últimos tiempos los métodos de titilación complexnometrica tenia una aplicación limitada; como iones complejantes se utilizaba al CN-, F- y algunos otros. Por ejemplo se han titulado cianuros con la solución de sal de plata:

2CN- + Ag+ [Ag(CN2)]

Al seguir agregando plata a la solución de cianuro complejo, se precipita cianuro de plata:

[Ag(CN)2]- + Ag+ Ag[Ag(CN)2]

El momento en que aparece la turbiedad se considera como el punto final de la titilación. Por medio de complexonometria se puede titular también sales de aluminio, torio y zirconio, empleando como indicador la alizina.

Sin embargo, este método ha obtenido amplia aplicación desde que en la practica de la química analítica se ha comenzado a utilizar ácidos aminopolicarboxilicos y sus sales, que se ha denominado complexones, razón por la cual también el método volumétrico, basad en la aplicación de esos reactivos, se llama complexonometria. El mas importante de los complexones es el ácido etilen-diamino-tetracetico (EDTA) y su sal sodica que se llama complexon III:

El complexon III, igual que otros complexones, forma con muchos ,metales sales solubles de complejos internos. En este caso, el metal sustituye los átomos de hidrógeno de los carboxilos –COOH, y se liga por un enlace de coordinación con los átomos de nitrógeno:

Los compuestos complejos que se forman, son muy estables; en la tabla siguiente se dan las constantes de formación de algunos de estos metales complejos.

Dicromatometria:

La dicromatometria se basa en la reacción de oxidación con el ion dicromato. Su acción se debe a la transformación de anones Cr2O7-2, que contienen cromo en el grado de oxidación +6, en cationes Cr+3.

En esta ecuación se ve que si pasa la oxidación se emplea el dicromato de potasio, el equivalente gramo de K2Cr2O7 es igual a 1/6 de mol, es decir, a 294.2:6 = 49.03 gramos. Puesto que la reducción de iones de Cr2O7-2 a Cr+3 se produce con la participación de iones H+, la titulación dicromatometrica se realiza en medio ácido.

El potencial normal del par Cr2O7-2/Cr+3 es igual a +1.33 V, razón por la cual el dicromato se puede titular en medio clorhídrico; en este caso los iones Cl- no se oxidan puesto que el potencial normal del par Cl2/Cl- (+1.36V) e prácticamente igual a la par Cr2O7-2/Cr+3

El dicromato de potasio, en comparación con el permanganato, tiene tambien las ventajas siguientes.

1. Es fácil de obtener una sustancia químicamente pura, correspondiente estrictamente a K2Cr2O7, por la recristalizacion a partir de una solución acuosa

2. La solución del K2Cr2O7 se conserva en un recipiente cerrad, es estrictamente estable: no se descompone incluso hirviéndola en una solución acidificada.. Por eso su titulo no se modifica durante la conservación.

La desventaja de K2Cr2O7 como oxidante consiste en que durante la titulación se forman iones Cr+3 que, coloreando la solución de verde, dificultan la determinación del punto de equivalencia.

Lo mas importante es la aplicación de la dicromatometria para la determinación de hierro en minerales, escorias y aleaciones y otras sustancias semejantes. Al disolver estas sustancias, el hierro se obtiene generalmente (por lo menos parcialmente) como iones Fe+3 que deben ser reducidos a Fe+2 antes de la titilación.

IV) Cálculos Detallados:

1. Estandarizaciones:

1.Estandarizacion del EDTA :

Se estandarizara el EDTA primeramente con el Zn y luego mediante factor gravimetrico obtendremos el titulo del EDTA con respecto al Pb.

Agregamos 10 ml de patron primario Zn y procedemos a valorar con EDTA en presencia de indicador naranja de xylenol hasta que el color amarillo permanezca.Datos importantes:T zn = 0.45808 g/ 500 ml por tanro en 10 ml tendremos 0.0091616 g de ZnV EDTA = 8.9 ml.

El titulo del EDTA con rspecto al Zn esta dado por la siguiente formula:

T EDTA/Zn = mg Zn .........(1) ml EDTA

y lueego mediante factor gravimetri o tendremos:

T EDTA/Zn = mg Zn x 207.12 = T EDTA/ Pb ...........(2) ml EDTA 65.39

Reemplazando datos tendremos:

T EDTA/ Pb = 0.0091616 g x 207.12 g T EDTA/ Pb = 3.26 mg / ml 8.9 ml 65.39 g

2.Estandarizacion de Dicromato de Potasio:

Para estandarizar el K2CrO7 utilizaremos el patron primario (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O.Pesamos una cantidad exacta de dicha sal y agreamos solucion fosfosulfurica e indicador difenil amina y valoramos con el Dicromato que se encuntra en la bureta hasta que el color de la solucion vire de verde a negro.

Datos importantes:

W sal (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O = 0.4880 gamos.Pe (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O = 392.14 g/eqV K2Cr2O7 = 17.5 ml

#Eq(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O) = #Eq K2Cr2O7

N K2Cr2O7 = W (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O …………….. (3) (Pe(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O) )x (V K2Cr2O7)

Reemplazando datos:

N K2Cr2O7 = 0.4880 g = 0.08658 N (392.14 g/eq) x (17.5 10-3 L)

2. Muestras:

1. Para el Pb:Para la obtención del Pb en la muestra bastara solo multiplicar el titulo del EDTA con respecto a al Plomo con el volumen gastado de EDTA que se necesito para la valoración de la muestra.

Datos importantes:

T EDTA/Pb = 3.18 mg/mlVolumen EDTA = 27.4 ml

(T EDTA) x (V EDTA) = W Pb ................. (4)

(3.18 mg Pb) x 27.4 ml EDTA = 87.13 mg Pb ml EDTA

Hallando el porcentaje de Pb que esta dado por:

% Pb = W Pb x 100%W muestra

Reemplazando datos:

% Pb = 87.13 x 100 % = 57.80% 150.2

2. Para el Fe:

La muestra es pesada y luego se le agrega HCl (1:1) y se calentamos hasta que la muestra se funda completamente. Agregamos gota gota SnCl2 hasta el decoloro de la solución y dejamos enfriar.Agregamos 10 ml de Solución HgCl2 y se nota que la solución se enturbia. Dejamos enfriar y valoramos con K2Cr2O7 en presencia de indicador difenilamina (hasta que persista el color negro)

Datos importantes:

W muestra = 0.0890 g.

Pe (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O = 392.14 g/eqV K2Cr2O7 =16.7 mlN K2Cr2O7 = 0.0869N

#Eq(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O) = #Eq K2Cr2O7

W(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O = (N K2Cr2O7)x(V K2Cr2O7)x(Pe(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O )

Reemplazando datos:

W (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O = (0.0869 N)x(16.7 10-3 L)x(392.14 g/eq) = 0.5690 g.

Mediante Factor gravimetrico:

0.5690 g (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O x 55.84 g Fe = 0.08102 g Fe 392.14 g

Hallando el porcentaje de Fe en la muestra que esta dado por:

%Fe = W Fe x 100 %W muestra

Reemplazando datos tenemos:

% Fe = 0.08102 x 100 % = 91.24 % 0.0890

V) Resultados de Grupo:

Estandarizaciones:

T EDTA ( mg/ml ) Normalidad de K2Cr2O73.19 0.087763.22 0.08693.26 0.086583.12 0.071113.02 0.087093.26 0.087093.19 0.09047

0.08375

Muestras:

Pb:

W Pb (mg) W muestra % Pb82.68 150.2 55.0487.45 150.2 58.2286.81 150.2 57.9087.13 150.2 58.0087.45 150.2 58.2286.5 150.2 57.5986.81 150.2 57.80157.73 150.2 105.01

Fe:

W muestra (g) W Fe (g) % Fe0.0890 0.08102 91.240.0910 0.08054 88.500.0830 0.08105 97.650.1000 0.12130 121.30.0800 0.08000 1000.0810 0.07620 94.070.0830 0.08152 98.220.0950 0.08057 84.81

VI) Evaluación estadística:

Estandarización:

1.Estandarización EDTA:

A) Errores gruesos (Prueba de rechazo):

Ordenando de menor a mayor el titulo del EDTA con respecto al Pb:

T EDTA/Pb (mg/ml)3.023.123.193.193.223.263.26

Aquí al realizar la prueba Q, no se eliminan datos, por tanto se procede a la obtención de la media aritmética:

X = 3.19 + 3.22 + 3.26 + 3.12 + 3.02 + 3.26 + 3.19 = 3.18 mg/ml 7

El titulo promedio de EDTA con respecto al Pb es:

T EDTA/Pb = 3.18 mg/ml

2. Estandarización de K2Cr2O7


Ordenando de menor a mayor la normalidad del K2Cr2O7:

Valores Aceptados

Normalidad de K2Cr2O70.071110.083750.086580.08690.087090.087090.09047

Considerando a todos los restantes como valores sospechosos, tenemos:

Para el primer valor sospechoso 0.08375n= 5 Q critico = 0.710

Q experimental = 0.08375-0.08658 = 0.84 0.08709-0.08375Como Q experimental > Q critico, el valor no se acepta. Por tanto los valores menores a este valor analizado también se eliminaran al realizarse la prueba Q.

Para el segundo valor sospechoso 21.22n= Q critico = 0.710

Q experimental = 0.09047-0.08709 = 0.86 0.09047-0.08656

Como Q experimental > Q critico , por tanto el valor no rechaza. Por tanto todos los valores mayores a este a, al realizarle la prueba Q , también se eliminaran.Calculamos el promedio de la normalidad del K2Cr2O7, sin considerar los valores rechazados.

X = 0.08658 + 0.0869 + 0.08709 + 0.08709 = 0.08692 4

B) Precisión:

Desviación estándar de la muestraS =

S =0.00024 Coeficiente de variación:

C.V = S x 100% X

Donde:X = 0.08692S = 0.00024Reemplazando datos:

C.V = 0.00024 x 100% = 0.28% 0.08692

Resultado final:R = X ± 2S = 0.08692 ± 0.00048La normalidad del K2Cr2O7 es 0.08692 ± 0.00048 %

Muestras

1. Para el Pb


Ordenando de menor a mayor el porcentaje de Pb:% Pb55.0457.5957.857.858

58.2258.22105.01

Valores aceptados



Q experimental = 57.59-57.80 = 0.51 58.0-57.59Como Q experimental < Q critico, el valor se acepta

Para el segundo valor sospechoso 58.22n= 5 Q critico = 0.710

Q experimental = 58.22-58 = 0.35 58.22-57.59

Como Q experimental < Q critico , por tanto el valor no se rechaza.

Para el tercer valor sospechoso 58.22n= 6 Q critico = 0.625

Q experimental = 58.22-58.22 = 0 58.22-57.59

Como Q experimental < Q critico, por tanto el valor no se rechaza.

Para el cuarto valor sospechoso 55.04n= 7 Q critico = 0.568

Q experimental = 55.04-57.59 = 0.8 58.22-55.04Como Q experimental > Q critico, el valor no se acepta

Para el quinto valor sospechoso 150.0n= 8 Q critico = 0.526

Q experimental = 105.01-58.22 = 0.98 105.01-57.59Como Q experimental > Q critico, el valor no se acepta

Calculamos el promedio del % Pb e la muestra, sin considerar los valores rechazados.

X =57.59 + 57.80 + 57.80 + 58 + 58.22 + 58.22 = 57.946

B) Precisión:


S =0.3221Coeficiente de variación:

C.V = S x 100% X


C.V = 0.3221 x 100% = 0.56% 57.94

Resultado final:R = X ± 2S = 57.94 ± 0.6442

El porcentaje de Pb es 57.94 ± 0.6442 %

2. Para el Fe


Ordenando de menor a mayor el porcentaje de Pb:

Valores aceptados



Q experimental = 97.65-94.07 = 0.39 97.65-88.5Como Q experimental < Q critico, el valor se acepta

Para el segundo valor sospechoso 98.22n= 5 Q critico = 0.710

Q experimental = 98.22-97.65 = 0.058 98.22-88.5

Como Q experimental < Q critico , por tanto el valor no se rechaza.

Para el tercer valor sospechoso 100n= 6 Q critico = 0.625

% Fe84.8188.5091.2494.0797.6598.22100

121.3

Q experimental = 100-98.22 = 0.15 100-88.50

Como Q experimental < Q critico, por tanto el valor no se rechaza.

Para el cuarto valor sospechoso 84.81n= 7 Q critico = 0.568

Q experimental = 84.81-88.5 = 0.24 100-84.81Como Q experimental < Q critico, el valor se acepta

Para el quinto valor sospechoso 124.3n= 8 Q critico = 0.526

Q experimental = 121.3-100 = 0.58 121.3-84.81Como Q experimental > Q critico, el valor no se acepta

Calculamos el promedio del % Fe en la muestra, sin considerar los valores rechazados.

X =84.81+88.50+91.24+94.07+97.65+95.22+100 = 93.57

B) Precisión:


S =4.81Coeficiente de variación:

C.V = S x 100% X


C.V = 4.81 x 100% = 5.14% 93.5

Resultado final:R = X ± 2S = 93.5 ± 9.62

El porcentaje de Fe es 93.5 ± 9.62 %

VII) Discusión de Resultados:

1.El coeficiente de variación estándar del Pb es mucho menor que el del Fe, por tanto esto nos indica la mayor precisión en la obtención de los porcentajes de Plomo

VIII) Conclusiones

1. Para estandarizar el K2Cr2O7 se utilizo el patrón (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O

2.Es muy importante controlar el Ph de las soluciones para observar con claridad el punto final de la valoracion.

IX) Bibliografía:

SKOOG, Douglas A., Química Analítica

ALEXÉIEV, V.N., Análisis Cuantitativo, 1er edición

determinacion de pb e aleaciones y fe en acero

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